教学目标:
1.系统解析多类物质的水解反应及其原理,学会判断产物和书写水解反应方程式。
2.核心观念:水的解离和微粒间的异电相吸。
3.讲述和讨论采用直截了当并环环相扣的方式,力求具体到位,解决实际问题。讲究思想方法是引发学生学习兴趣的基本保证。
教学过程:
一.水解的前提
水解反应首先是将水分子一解为二,否则水解无从谈起。
H-OH被解离成H原子和-OH,或H+和OH-。
不可能解离成O原子。那不是水解,那是电解。
水解主体亦一解为二,并选择性结合H或OH。
二.从“没的挑”到“有的挑”
很熟悉Cl2与H2O的反应。
Cl2+H2O==HCl+HClO
没人说它是个水解反应,因为这是个氧化还原反应,但它几乎就是一个水解反应,H2O被一解为二了:
Cl-Cl +H-OH == HCl + Cl-OH
按无机含氧酸的通常写法,次氯酸被写成HClO,实际上原子的连接顺序是HOCl(无机含氧酸都有羟基)。
两个Cl原子,谁去结合H或OH是没有区别的。
若是BrCl(氯化溴)与H2O反应,就有了挑选的问题。产物究竟是HCl和BrOH(次溴酸)还是HBr和ClOH?挑选的原则是什么?
异电相吸。这是自然界普遍适用的规律。BrCl中Br显正价、Cl显负价,H2O中H显正价、OH显负价,肯定是Cl与H结合,而Br与OH结合:
Br-Cl +H-OH == HCl + Br-OH
很熟悉卤代烃的水解:
C2H5Br + H-OH C2H5-OH +HBr
卤原子得电子能力强,总是与由H2O解离出来的H结合。
很熟悉酯的水解:
CH3COOC2H5 + H-OHCH3CO-OH + HOC2H5
有机物分子中羰基碳具有正电性,在水解反应中总是结合-OH。
那么CH3COCl的水解产物是什么呢?(乙酰氯,我们甚至叫不出该有机物的名称)当然是羰基碳结合-OH,Cl结合H了。
CH3COCl + H-OH CH3CO-OH + HCl
再看一个不熟悉的物质,NaH,氢化钠,其中氢是阴离子,H-。它与水反应的产物是什么?还是异电相吸。
NaH +H-OH → NaOH+H2↑
H2应该是个氧化还原产物。
三.挑几个?
CaC2,电石,离子化合物,Ca2+和C22-。它与水的反应实际上就是个水解反应,其中Ca2+自然挑选结合OH-。Ca2+自然要结合两个OH-,两个OH-自然由两个H2O提供。因此,实验室制乙炔的那个反应方程式中H2O的系数为2(C2H2是C22-与H+结合的产物)。
CaC2+ 2H-OH →Ca(OH)2+C2H2↑
Mg3N2,镁在空气中燃烧的副产物,它在水中发生水解,方程式中H2O的系数是几?当然是6,因为3个Mg2+需要结合6个OH-,后者需要6个H2O分子提供。
Mg3N2 + 6H-OH →3Mg(OH)2↓+2NH3↑
SiCl4在水中发生水解,Cl自然结合H,Si就结合OH,一个SiCl4分子需要几个H2O?
SiCl4+ 4H-OH → Si(OH)4(原硅酸)↓+4HCl
Al4C3(碳化铝)在水中发生水解,方程式中H2O的系数是几?
Al4C3 + 12H-OH →4Al(OH)3+3CH4↑
四.单挑和双挑
很熟悉NaAc的水解,其化学方程式可写作
NaAc +H-OH == NaOH+HAc
实际上Ac-选择结合了H+,Na+在水溶液中却并未与OH-结合(NaOH是强电解质):
Ac- + H-OH == OH-+HAc
结果溶液中OH-多余,呈了碱性。
很熟悉NH4Cl的水解,其化学方程式可写作
NH4Cl + H-OH == NH3H2O+HCl
实际上NH4+选择结合了OH-,Cl-在水溶液中却并未与H+结合(HCl是强电解质):
NH4+ + H-OH ==NH3H2O+H+
结果溶液中H+多余,呈了酸性。
但NH4Ac与水的反应就是“双水解”了,NH4+与Ac-各取所需:
NH4Ac + H-OH == NH3H2O+HAc
双方的水解进一步推动了H2O的电离,盐类的双水解的程度普遍高于单方的水解。若有沉淀析出或气体产生,双水解(也包括一些单水解)甚至演变成“完全水解”,如前例中CaC2、Mg3N2和NaH、SiCl4等的水解。所以象Al2S3这类“盐”在水中是不能存在的。
[习题讨论]已知Cl2、Al2(SO4)3、CaC2、C2H5Br、CH3COOCH3等物质均能与水发生反应,反应中各物质和水分别解离成两部分,然后两两重新组合形成新的化合物。今有下列五种物质,常温下很容易与水发生反应:BrCl、CH3COCl、SiCl4、Mg3N2、CH3COOOCCH3
(1)在后面给出的五种物质与水反应的产物中,属于最高氧化物的水化物的是______________,属于无氧酸的是__________。
(2)分别将0.01mol的这五种物质放入0.1L水中反应,结果使溶液pH接近3的原物质是___________。